[发明专利]混合REF3变色镀膜材料及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种光致变色物质，其化学式为REF₃，式中，RE为La、Ce、Pr、Nd四种元素的组合，折射率为1.59‑1.61，氧含量低于500ppm。此外，还涉及包含该光致变色物质的光致变色材料或薄膜，以及制备该光致变色物质或材料或薄膜的方法和该光致变色物质或材料或薄膜的用途。

技术领域

本发明属于光学材料领域；具体涉及一种光致变色物质，更具体涉及一种能在不同光源下变色的混合稀土氟化物REF₃变色镀膜材料。本发明还涉及包含制备该变色镀膜材料的方法以及该变色镀膜材料的用途。

背景技术

稀土氟化物(REF₃)镀膜材料具有宽透光区、低折射率等优点，目前广泛应用于电子、能源、光学等领域，用来制备增透膜、多层膜及红外膜等光学薄膜。常见的稀土氟化物(REF₃)一般为单一物质，如氟化铈CeF₃、氟化镝DyF₃、氟化镨PrF₃、氟化镱YbF₃、氟化钇YF₃等等。然而，随着光电应用领域的快速发展，REF₃镀膜材料的应用需求越来越重要且逐渐呈现多样化，包括折射率调控、密度变异程度、表观变色性能等，单一REF₃镀膜材料已难以满足该类特殊性能光学薄膜的技术指标需求。

另一方面，关于稀土氟化物作为主成分或工艺技术的专利极少。现有化合物镀膜材料关注点更多侧重氟化镁(CN103422170A、CN103147119A等)、钛酸镧(CN101178440A、CN101665912等)、金属氧化物(CN101333003、CN101107380 等)等镀膜材料，稀土元素大多以La、Ce、Nd、Sm、Gd、Yb等稀土化合物掺杂形式进行成分优化，获得某一范围的折射率膜材(CN1696328A、 US20090141358A1、CN101426948等)。

因此，必须加快REF₃镀膜材料性能多元化开发及其相应技术的突破创新，以应当未来市场的激烈变化，促进其在目标领域的应用需求与发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种REF₃变色镀膜材料及其制备方法，该类型镀膜材料可在不同光源照射下呈现不同表观颜色，适用于特殊应用需求光学薄膜的制备。

为了达到上述目的，本发明拟采用以下技术方案：

本发明所说的光致变色物质，其化学式为REF₃，式中，RE为La、Ce、Pr、 Nd四种元素的组合，折射率为1.59-1.61，氧含量低于500ppm。该物质的光致变色原理：稀土元素具有独特的原子结构，即不充满的4f电子层，当受到不同波长的光照射时，4f电子层会表现出对光的选择性吸收和反射。如La³⁺、Y³⁺、 Lu³⁺等在200-1000nm的范围无吸收，Ce³⁺、Eu³⁺、Yb³⁺等虽然在200-1000nm范围内有特征吸收带，但几乎均在紫外区内，而Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺等吸收带存在于可见区内。本发明通过选用特定的四种稀土元素进行理论计算设计与适当配比，改变原有单一REF₃固有折射率及其特征可见吸收光谱，有效协同其中各稀土离子的光学性质，从而实现其稳定独特的多色效果，获得一种具备特定变色性能的镀膜材料。即当基态和激发态的能量处于可见光的能量范围，遇到可见光能吸收其中不同波长的光而呈现与其相补的特征颜色。

进一步地，该光致变色物质的折射率为1.59-1.61，氧含量低于500ppm。优选地，该光致变色物质的纯度大于99.9～99.99％。